KR102258821B1

KR102258821B1 - 이차 전지 테스트 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102258821B1
Application number: KR1020180050119A
Authority: KR
Inventors: 윤동식; 이진규
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2018-04-30
Filing date: 2018-04-30
Publication date: 2021-05-31
Also published as: HUE063250T2; ES2959802T3; CN111226343B; JP2020532061A; US11594766B2; CN111226343A; EP3678256A4; WO2019212148A1; KR20190125824A; JP7387584B2; EP3678256B1; PL3678256T3; US20200243920A1; EP3678256A1

Abstract

본 발명은 이차 전지가 자가 방전되어 가는 과정에서 효과적으로 이차 전지의 저전압 전지 가능성 여부를 선별하는 이차 전지 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치는, 테스트 경로; 상기 테스트 경로의 양단에 구비되어 이차 전지의 양극 단자와 음극 단자에 각각 전기적으로 연결되도록 구성된 테스트 단자; 상기 테스트 경로 상에 구비되어 상기 이차 전지의 방전 전류를 측정하도록 구성된 센서 유닛; 상기 테스트 경로 상에 구비되어 상기 이차 전지와 상기 센서 유닛 사이에 정전압을 유지하도록 구성된 정전압 발생 유닛; 및 상기 센서 유닛으로부터 상기 방전 전류의 데이터를 수신하여 상기 방전 전류의 프로파일 상의 변곡점을 측정하며, 상기 변곡점을 기준으로 상기 방전 전류의 세기를 측정하여, 상기 방전 전류의 세기를 기초로 상기 이차 전지의 자가 방전의 크기를 테스트 하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다.

Description

이차 전지 테스트 장치 및 방법{Apparatus and method for testing secondary battery}

본 발명은 이차 전지 테스트 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지가 자가 방전되어 가는 과정에서 효과적으로 이차 전지의 저전압 전지 가능성 여부를 선별하는 이차 전지 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.

일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. 이러한 이차 전지는 대체로 전극 조립체가 외장재에 수납된 상태에서 전해액이 주입되고, 외장재가 실링되는 과정을 통해 제조된다.

최근에는, 이와 같은 파우치형 이차 전지의 적용 범위가 확대되면서, 스마트폰을 비롯한 소형 휴대 장치는 물론, 하이브리드 자동차를 포함한 전기 자동차나 전력 저장 장치와 같은 중대형 장치에도 파우치형 이차 전지가 널리 이용되고 있다.

이러한 이차 전지는, 이차 전지의 제작 환경이나 사용 환경 등에 따라 각 이차 전지 별로 자가 방전 정도가 다르게 나타날 수 있다. 그리고, 다수의 이차 전지가 구비된 배터리 모듈의 경우, 자가 방전에 의한 이차 전지 간 전압 편차 발생 시 배터리 모듈의 수명 및 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 자가 방전 정도에 따른 저전압 전지 가능성 여부를 정확히 예측할 필요성이 요구되고 있다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 이차 전지가 자가 방전되어 가는 과정에서 효과적으로 이차 전지의 저전압 전지 가능성 여부를 선별할 수 있는 개선된 이차 전지 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치는, 테스트 경로; 상기 테스트 경로의 양단에 구비되어 이차 전지의 양극 단자와 음극 단자에 각각 전기적으로 연결되도록 구성된 테스트 단자; 상기 테스트 경로 상에 구비되어 상기 이차 전지의 방전 전류를 측정하도록 구성된 센서 유닛; 상기 테스트 경로 상에 구비되어 상기 이차 전지와 상기 센서 유닛 사이에 정전압을 유지하도록 구성된 정전압 발생 유닛; 및 상기 센서 유닛으로부터 상기 방전 전류의 데이터를 수신하여 상기 방전 전류의 프로파일 상의 변곡점을 측정하며, 상기 변곡점을 기준으로 상기 방전 전류의 세기를 측정하여, 상기 방전 전류의 세기를 기초로 상기 이차 전지의 자가 방전의 크기를 테스트 하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다.

또한, 상기 센서 유닛은 상기 이차 전지의 양단 전압을 더 측정하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은, 상기 센서 유닛으로부터 상기 이차 전지의 양단 전압을 수신하고, 상기 이차 전지의 양단 전압을 기초로 상기 정전압 발생 유닛의 정전압의 크기를 제어하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은, 상기 정전압의 크기가 상기 이차 전지의 양단 전압보다 작은 상태로부터 상기 정전압의 크기가 상기 이차 전지의 양단 전압과 같은 상태가 될 때까지 상기 정전압의 크기를 일정하게 유지하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은, 상기 이차 전지의 양단 전압의 크기와 상기 정전압의 크기가 같을 때 발생하는 상기 프로파일 상의 첫 번째 변곡점을 측정하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은, 상기 방전 전류의 데이터를 기초로 쿨롱-시간 단위의 누적 용량 그래프를 그리도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은, 상기 누적 용량 그래프 상의 변곡점 이후에서의 그래프의 기울기를 이용하여 상기 방전 전류의 세기를 측정하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 테스트 단자는 복수의 이차 전지의 양단에 각각에 연결되도록 구성되고, 상기 센서 유닛은 상기 복수의 이차 전지의 방전 전류를 각각 측정하며, 상기 제어 유닛은, 각 이차 전지 간 상기 방전 전류의 세기의 편차를 기초로 상기 복수의 이차 전지 중 불량 전지를 판별하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은, 상기 누적 용량 그래프 상의 누적 용량값을 이용하여 상기 방전 전류의 총량을 측정하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치는 상기 방전 전류의 세기의 기준값을 저장하도록 구성된 메모리 유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은, 상기 메모리 유닛으로부터 상기 방전 전류의 세기의 기준값을 수신하여, 상기 기준값을 기초로 상기 이차 전지의 불량 여부를 판별하도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 방법은, 상기 이차 전지의 양단에 정전압을 유지하는 단계; 상기 이차 전지의 방전 전류를 측정하는 단계; 및 상기 방전 전류의 프로파일 상의 변곡점을 측정하고, 상기 변곡점을 기준으로 상기 방전 전류의 세기를 측정하며, 상기 방전 전류의 세기를 기초로 상기 이차 전지의 자가 방전의 크기를 테스트 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 이차 전지에 있어서, 이차 전지의 자가 방전 전류의 세기를 이용함으로써, 이차 전지의 저전압 가능성 여부를 미리 예측할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 모듈의 경우, 복수의 이차 전지의 자가 방전 전류를 각각 측정함으로써, 자가 방전 전류의 세기의 편차에 따른 전지 불균일 여부를 정확히 측정할 수 있는 개선된 이차 전지 테스트 장치가 제공될 수 있다.

이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치가 이차 전지와 연결되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치가 참조하는 이차 전지의 방전 전류 프로파일을 보여준다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치가 참조하는 이차 전지의 누적 용량 그래프를 보여준다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '제어 유닛'와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본 명세서에서, 이차 전지는, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 이차 전지로 간주될 수 있다.

본 발명에 따른 이차 전지 테스트 장치는, 이차 전지를 테스트 하는 장치이다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치는, 이차 전지의 불량 여부를 테스트 할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 이차 전지 테스트 장치는, 이차 전지의 저전압 전지 가능성 여부를 테스트 할 수 잇다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치는, 복수의 이차 전지를 구비한 배터리 모듈과 연결되어 복수의 이차 전지 중 불량 전지를 테스트 할 수 있다. 여기서, 배터리 모듈은 직렬 및/또는 병렬 연결된 복수의 이차 전지를 구비할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치가 이차 전지와 연결되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치(1)는 테스트 경로(100), 테스트 단자(110), 센서 유닛(200), 정전압 발생 유닛(300) 및 제어 유닛(400)을 포함한다.

상기 테스트 경로(100)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치(1)에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 테스트 경로(100)는, 이차 전지 테스트 장치(1)의 외부 및 내부에 구비될 수 있다. 예컨대, 테스트 경로(100)는, 전류가 흐를 수 있도록 도전성 재질로 이루어진 도선으로 구현될 수 있다.

상기 테스트 단자(110)는, 테스트 경로(100)의 양단에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 테스트 단자(110)는, 테스트 경로(100)의 양단에 각각 구비될 수 있다. 또한, 테스트 단자(110)는, 이차 전지(10)의 양극 단자(12)와 음극 단자(11)에 각각 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 테스트 단자(110)는, 이차 전지(10)의 단자 또는 배터리 모듈의 단자에 전기적으로 접촉될 수 있도록 구성된 커넥터로 구현될 수 있다.

상기 센서 유닛(200)은, 테스트 경로(100) 상에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 센서 유닛(200)은, 테스트 경로(100) 상에 구비되어 이차 전지(10)의 양단과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 센서 유닛(200)은, 이차 전지(10)의 방전 전류를 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서 유닛(200)은, 전류 센서를 구비하고, 전류 센서를 이용하여 테스트 경로(100)를 흐르는 전류를 측정할 수 있다.

상기 정전압 발생 유닛(300)은, 테스트 경로(100) 상에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 정전압 발생 유닛(300)은, 테스트 경로(100) 상에 구비되어 이차 전지(10)와 센서 유닛(200) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 정전압 발생 유닛(300)은, 이차 전지(10)와 센서 유닛(200) 사이에 정전압을 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 정전압 발생 유닛(300)은, 정전압을 공급하는 전압원으로 구현될 수 있다. 또한, 정전압 발생 유닛(300)은, 정전압을 발생하여 이차 전지(10)와 센서 유닛(200) 사이에 정전압이 유지되도록 정전압을 공급할 수 있다.

상기 제어 유닛(400)은, 센서 유닛(200)으로부터 방전 전류의 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(400)은, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 센서 유닛(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 제어 유닛(400)은, 센서 유닛(200)으로부터 측정 데이터를 수신할 수 있다.

또한, 제어 유닛(400)은, 방전 전류의 프로파일 상의 변곡점을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 유닛(400)은, 센서 유닛(200)으로부터 수신한 방전 전류의 데이터를 기초로 방전 전류의 프로파일을 측정할 수 있다. 여기서, 방전 전류의 프로파일은 시간에 따른 전류의 변화량을 나타낸다. 또한, 제어 유닛(400)은, 방전 전류의 프로파일을 그래프로 나타내고, 방전 전류의 프로파일 상의 변곡점을 측정할 수 있다. 여기서, 변곡점은, 시간에 따른 전류의 변화 패턴이 바뀌는 지점일 수 있다.

또한, 제어 유닛(400)은, 변곡점을 기준으로 방전 전류의 세기를 측정할 수 있다. 예를 들어, 방전 전류의 세기는 단위 시간당 누적 용량값의 크기로 나타낼 수 있다. 여기서, 누적 용량값에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.

또한, 제어 유닛(400)은, 방전 전류의 세기를 기초로 이차 전지(10)의 자가 방전의 크기를 테스트 하도록 구성될 수 있다. 여기서, 방전 전류의 세기가 큰 이차 전지(10)는 자가 방전의 크기가 큰 이차 전지(10)일 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 유닛(400)은, 방전 전류의 세기가 큰 이차 전지(10)를 자가 방전의 크기가 큰 이차 전지(10)라고 판별할 수 있다. 또한, 제어 유닛(400)은, 자가 방전의 크기가 큰 이차 전지(10)를 저전압 가능성이 큰 이차 전지(10)(예컨대, 불량 전지)로 판별할 수 있다.

예를 들어, 제어 유닛(400)은, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

바람직하게는, 센서 유닛(200)은, 이차 전지(10)의 양단 전압을 더 측정하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛(200)은, 이차 전지(10)의 양단에 전기적으로 연결되도록 구성된 전압 측정 장치를 구비하여 이차 전지(10)의 양단 전압을 측정할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 제어 유닛(400)은, 센서 유닛(200)으로부터 이차 전지(10)의 양단 전압을 수신하고, 이차 전지(10)의 양단 전압을 기초로 정전압 발생 유닛(300)의 정전압의 크기를 제어하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 유닛(400)은, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 정전압 발생 유닛(300)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제어 유닛(400)은, 정전압 발생 유닛(300)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(400)은, 정전압 발생 유닛(300)이 발생하는 정전압의 크기를 제어할 수 있다. 또한, 제어 유닛(400)은, 정전압 발생 유닛(300)의 정전압의 크기를 센서 유닛(200)으로부터 수신한 이차 전지(10)의 전압보다 작은 크기로 제어할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 제어 유닛(400)은, 정전압의 크기를 일정하게 유지하도록 정전압 발생 유닛(300)을 제어할 수 있다. 또한, 제어 유닛(400)은, 정전압의 크기가 이차 전지(10)의 양단 전압보다 작은 상태로부터 정전압의 크기가 이차 전지(10)의 양단 전압과 같은 상태가 될 때까지 정전압의 크기를 일정하게 유지할 수 있다.

바람직하게는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치(1)는 메모리 유닛(500)을 더 포함할 수 있다.

상기 메모리 유닛(500)은, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어 유닛(400)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 메모리 유닛(500)은, 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 메모리 유닛(500)은, RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체일 수 있다. 메모리 유닛(500)은, 또한 제어 유닛(400)에 의해 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 제어 유닛(400)과 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리 유닛(500)은, 또한 제어 유닛(400)이 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 제어 유닛(400)은, 메모리 유닛(500)으로부터 방전 전류의 세기의 기준값을 수신하여, 수신한 기준값을 기초로 이차 전지(10)의 불량 여부를 판별하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리 유닛(500)은, 불량 전지의 판별 기준이 되는 기준값을 저장하고, 제어 유닛(400)은, 메모리 유닛(500)으로부터 기준값을 수신하여, 수신한 기준값을 기초로 이차 전지(10)의 불량 여부를 판별할 수 있다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치가 참조하는 이차 전지의 방전 전류 프로파일을 보여준다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 유닛(400)은, 이차 전지의 시간에 따른 방전 전류 데이터를 기초로 방전 전류 프로파일을 그릴 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 유닛(400)은, 센서 유닛(200)으로부터 수신한 방전 전류의 데이터를 기초로 방전 전류의 프로파일을 측정할 수 있다. 여기서, 방전 전류의 프로파일은 시간에 따른 전류의 변화량을 나타낸다. 또한, 제어 유닛(400)은, 방전 전류의 프로파일을 그래프로 나타내고, 방전 전류의 프로파일 상의 변곡점을 측정할 수 있다. 여기서, 변곡점은, 시간에 따른 전류의 변화 패턴이 바뀌는 지점일 수 있다.

바람직하게는, 제어 유닛(400)은, 이차 전지의 양단 전압의 크기와 정전압의 크기가 같을 때 발생하는 방전 전류 프로파일 상의 첫 번째 변곡점을 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 그래프에서, 방전 전류의 크기가 0인 지점이 이차 전지의 양단 전압의 크기와 정전압의 크기가 같은 지점일 수 있다. 여기서, 방전 전류의 크기가 0인 지점이 첫 번째 변곡점일 수 있다.

예를 들어, 도 3의 그래프에서, 방전 전류의 크기가 음수인 영역은 정전압 발생 유닛(300)에서 발생되는 정전압의 크기가 이차 전지의 양단 전압의 크기보다 작은 영역일 수 있다. 또한, 방전 전류의 크기가 0 이상인 영역은 정전압 발생 유닛(300)에서 발생되는 정전압의 크기가 이차 전지의 양단 전압의 크기와 동일한 영역일 수 있다.

또한, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치는 복수의 이차 전지에 대한 방전 전류의 프로파일을 측정할 수 있다. 또한, 복수의 이차 전지에 대한 각각의 변곡점을 측정할 수 있다.

이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 이차 전지 테스트 장치는, 복수의 이차 전지의 자가 방전 프로파일 상의 자가 방전 전류 교차점(예컨대, 변곡점)을 측정하여 각 이차 전지의 자가 방전 세기를 측정할 수 있다.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치가 참조하는 이차 전지의 누적 용량 그래프를 보여준다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 유닛(400)은, 이차 전지의 방전 전류 데이터를 기초로 쿨롱-시간 단위의 누적 용량 그래프를 그릴 수 있다. 여기서, 누적 용량 그래프는 시간에 따른 누적 용량값의 변화량을 나타낸다.

또한, 제어 유닛(400)은, 방전 전류의 프로파일 상의 변곡점을 기초로 누적 용량 그래프 상의 변곡점을 측정할 수 있다. 또한, 제어 유닛(400)은, 변곡점을 기준으로 방전 전류의 세기를 측정할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 4의 그래프에서, 제어 유닛(400)은, 누적 용량 그래프 상의 변곡점 이후에서의 그래프의 기울기를 이용하여 방전 전류의 세기를 측정할 수 있다. 여기서, 누적 용량 그래프의 기울기는 단위 시간당 누적 용량값의 변화량을 나타낸다. 예를 들어, 도 4의 그래프에서, Cell#1, Cell#2 및 Cell#3의 누적 용량 그래프 상의 변곡점 이후의 그래프는, Cell#1 > Cell#2 > Cell#3 순으로 기울기가 크다. 즉, Cell#1, Cell#2 및 Cell#3의 방전 전류의 세기는 Cell#1 > Cell#2 > Cell#3 순으로 방전 전류의 세기가 크다.

또한, 바람직하게는, 제어 유닛(400)은, 누적 용량 그래프 상의 누적 용량값을 이용하여 방전 전류의 총량을 측정하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 유닛(400)은, 누적 용량 그래프의 면적을 기초로 방전 전류의 총량을 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 그래프에서, 해칭된 각 그래프의 면적은, 각 이차 전지의 단위 시간 동안 자가 방전 전류의 총량을 나타낸다. Cell#1, Cell#2 및 Cell#3의 그래프의 면적은, Cell#1 > Cell#2 > Cell#3 순으로 면적이 넓다. 즉, Cell#1, Cell#2 및 Cell#3의 방전 전류의 세기는 Cell#1 > Cell#2 > Cell#3 순으로 방전 전류의 총량이 크다.

더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 장치는 복수의 이차 전지를 테스트 할 수 있다. 보다 구체적으로, 테스트 단자는 복수의 이차 전지의 양단에 각각에 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 센서 유닛(200)은, 복수의 이차 전지의 방전 전류를 각각 측정할 수 있다. 또한, 제어 유닛(400)은, 각 이차 전지 간 방전 전류의 세기의 편차를 기초로 복수의 이차 전지 중 불량 전지를 판별하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 이차 전지 간 방전 전류의 세기의 편차가 발생하는 경우, 불균일에 의하여 배터리 모듈의 수명 및 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 다른 이차 전지 테스트 장치는, 방전 전류의 세기의 편차를 측정하여 불량 전지를 판별할 수 있다.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 테스트 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 5에서, 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 이차 전지 테스트 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 정전압 발생 유닛은, 정전압 유지 단계(S100)에서, 이차 전지의 양단에 정전압을 유지할 수 있다.

이어서, 센서 유닛은, 방전 전류 측정 단계(S110)에서, 이차 전지의 방전 전류를 측정할 수 있다.

이어서, 제어 유닛은, 테스트 단계(S120)에서, 방전 전류의 프로파일 상의 변곡점을 측정하고, 변곡점을 기준으로 방전 전류의 세기를 측정하며, 방전 전류의 세기를 기초로 이차 전지의 자가 방전의 크기를 테스트 할 수 있다.

바람직하게는, 정전압 유지 단계(S100)에서, 센서 유닛은, 이차 전지의 양단 전압을 측정할 수 있다. 또한, 제어 유닛은, 센서 유닛으로부터 이차 전지의 양단 전압을 수신하고, 이차 전지의 양단 전압을 기초로 정전압 발생 유닛의 정전압의 크기를 제어할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 정전압 유지 단계(S100)에서, 제어 유닛은, 정전압의 크기가 이차 전지의 양단 전압보다 작은 상태로부터 정전압의 크기가 이차 전지의 양단 전압과 같은 상태가 될 때까지 정전압의 크기를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 방전 전류 측정 단계(S110)에서, 센서 유닛은, 복수의 이차 전지의 방전 전류를 각각 측정할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 테스트 단계(S120)에서, 제어 유닛은, 이차 전지의 양단 전압의 크기와 정전압의 크기가 같을 때 발생하는 프로파일 상의 첫 번째 변곡점을 측정할 수 있다. 또한, 제어 유닛은, 방전 전류의 데이터를 기초로 쿨롱-시간 단위의 누적 용량 그래프를 그릴 수 있다. 또한, 제어 유닛은, 누적 용량 그래프 상의 변곡점 이후에서의 그래프의 기울기를 이용하여 방전 전류의 세기를 측정할 수 있다. 또한, 제어 유닛은, 누적 용량 그래프 상의 누적 용량값을 이용하여 방전 전류의 총량을 측정할 수 있다. 또한, 제어 유닛은, 각 이차 전지 간 방전 전류의 세기의 편차를 기초로 복수의 이차 전지 중 불량 전지를 판별할 수 있다.

또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 제어 유닛은 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.

또한, 제어 유닛의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

한편, 본 명세서에서 '메모리 유닛' 및 '제어 유닛' 등과 같이 '유닛'이라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것은 아니라는 점은 당업자에게 자명하다.

1: 이차 전지 테스트 장치
10: 이차 전지
11: 음극 단자
12: 양극 단자
100: 테스트 경로
110: 테스트 단자
200: 센서 유닛
300: 정전압 발생 유닛
400: 제어 유닛
500: 메모리 유닛

Claims

테스트 경로;
상기 테스트 경로의 양단에 구비되어 이차 전지의 양극 단자와 음극 단자에 각각 전기적으로 연결되도록 구성된 테스트 단자;
상기 테스트 경로 상에 구비되어 상기 이차 전지의 방전 전류 및 양단 전압을 측정하도록 구성된 센서 유닛;
상기 테스트 경로 상에 구비되어, 상기 이차 전지에 대한 테스트가 진행되는 동안, 상기 이차 전지에 대한 테스트의 시작 시에 측정된 상기 이차 전지의 양단 전압보다 작은 정전압을 상기 이차 전지와 상기 센서 유닛 사이에 유지하도록 구성된 정전압 발생 유닛;
상기 방전 전류의 세기의 기준값을 저장하도록 구성된 메모리 유닛; 및
상기 정전압이 상기 이차 전지와 상기 센서 유닛 사이에 유지되는 중에 상기 센서 유닛으로부터 상기 방전 전류의 데이터를 수신하여, 상기 이차 전지의 자가 방전에 의해 상기 이차 전지의 양단 전압이 저하하여 상기 정전압의 크기와 같아짐에 따라 상기 방전 전류가 O이 되는 지점인 변곡점을 측정하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은,
상기 변곡점 이후에, 상기 방전 전류의 세기가 상기 기준값보다 커지는 경우, 상기 이차 전지가 자가 방전에 의한 저전압 불량인 것으로 판별하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 테스트 장치.
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제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 방전 전류의 데이터를 기초로 쿨롱-시간 단위의 누적 용량 그래프를 그리도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 테스트 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 누적 용량 그래프 상의 변곡점 이후에서의 그래프의 기울기를 이용하여 상기 방전 전류의 세기를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 테스트 장치.
제7항에 있어서,
상기 테스트 단자는 복수의 이차 전지의 양단에 각각에 연결되도록 구성되고,
상기 센서 유닛은 상기 복수의 이차 전지의 방전 전류를 각각 측정하며,
상기 제어 유닛은, 각 이차 전지 간 상기 방전 전류의 세기의 편차를 기초로 상기 복수의 이차 전지 중 불량 전지를 판별하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 테스트 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 누적 용량 그래프 상의 누적 용량값을 이용하여 상기 방전 전류의 총량을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 테스트 장치.
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제1항 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 상기 이차 전지 테스트 장치를 이용하여 상기 이차 전지를 테스트하는 방법으로서,
상기 이차 전지에 대한 테스트가 진행되는 동안, 상기 이차 전지에 대한 테스트의 시작 시에 측정된 상기 이차 전지의 양단 전압보다 작은 정전압을 상기 이차 전지와 상기 센서 유닛 사이에 유지하는 단계;
상기 정전압이 상기 이차 전지와 상기 센서 유닛 사이에 유지되는 중에 상기 이차 전지의 방전 전류를 측정하여, 상기 이차 전지의 자가 방전에 의해 상기 이차 전지의 양단 전압이 저하하여 상기 정전압의 크기와 같아짐에 따라 상기 방전 전류가 O이 되는 지점인 변곡점을 측정하는 단계; 및
상기 변곡점이 측정된 이후에, 상기 방전 전류의 세기가 상기 기준값보다 큰 경우, 상기 이차 전지가 자가 방전에 의한 저전압 불량인 전지인 것으로 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 테스트 방법.